切削装置及切削方法与流程

本发明涉及切削装置及切削方法。

背景技术：

在切削装置中，当使用切削工具比如切削工具等对由难以切削的材料比如钛合金或铬镍铁合金制成的工件进行切削加工时，切削工具的切削刃在切削阻力很大的情况下保持与工件长时间接触。因此，切削刃的接触部分处会产生很高温度的切削热。这会致使工具寿命低下。

在这种情形下，例如专利文献1中提出了旋转切削方法，在这种方法中，可旋转的圆盘形状的切削工具的旋转轴线设置成与切削行进方向平行，并且在将切削工具的端面用作前刀面的情况下借助切削工具的旋转而对工件进行切削加工。根据该旋转切削方法，由于切削工具旋转，因此在切削刃上产生的切削热分散于整个周边，由此提高工具寿命。

引用列表

[专利文献]

专利文献1：JP2006-68831A

技术实现要素：

[技术问题]

根据现有技术的旋转切削方法，可以进行高效的切削加工。然而，切削刃的磨损是巨大的，并且仍然需要进一步改善工具寿命。此外，根据旋转切削方法，由于切削工具的旋转轴线设置成平行于切削行进方向，因此切削工具在切削加工期间的旋转偏转的影响可以容易地转移到待被切削的工件的表面。因此，在该方法中，提出了工件的切削面的切削精度的恶化的问题。

本发明是鉴于上述情况而完成的，并且本发明的目的是提供一种能够实现进一步提高延长切削工具的寿命且同时能够实现高的切削加工面精度的切削装置及切削方法。

[问题的解决方案]

(切削装置)

根据本发明的切削装置包括：旋转装置，用于使切削工具绕切削工具的旋转轴线旋转的；以及行进装置，用于使切削工具相对于工件行进的，其中，通过使切削工具的外周表面旋转并且在将外周表面用作前刀面的情况下，旋转装置和行进装置使切削工具相对于工件行进，以对工件进行切削加工。

根据通过上述切削工具的切削加工，使横切功能起作用以通过使前刀面旋转来切削工件，并且使拉动功能起作用以通过使前刀面旋转来拉动切屑和使切屑流出。因此，根据该切削加工，除了由于切削工具在前刀面的整个外周表面上的旋转而在切削刃处产生的切削热的分散之外，也可以通过上述功能实现切削阻力的降低，从而减少在切削刃处产生的温度并且相应地提高工具寿命。

(切削方法)

根据本发明的切削方法包括下述步骤：使切削工具的旋转轴线朝向切削行进方向倾斜预定角度；使切削工具的外周表面绕切削工具的轴线旋转；以及在将切削工具的外周表面用作前刀面的情况下，并且通过将切削工具的圆周速度控制成等于或大于切削工具的切削速度，通过使切削工具相对于工件行进，而对工件进行切削加工。通过本发明的切削方法可以获得由上述本发明的切削装置获得的相同或类似的效果。

附图说明

图1是与本发明的实施方式相关联的切削装置的整个结构的平面图；

图2A是在根据图1的切削装置中使用的切削工具的平面图；

图2B是根据图2A的切削工具的侧视图；

图3是说明通过使用根据图2A和图2B的切削工具沿切入切削方向进行进给而实现的圆柱形切削控制的流程图；

图4A是示出在通过根据图2A和图2B的切削工具沿切入切削方向进行进给而实现的圆柱形切削的状态下从工件的旋转轴线方向观察的工件的视图；

图4B是沿相对于根据图4A的旋转轴线方向成直角方向观察的工件的视图；

图5是用于说明通过将切入切削方向设定为水平轴并且将横切方向设定为竖直轴而实现的横切功能的图像的视图；

图6是通过在当进行横切时切削工具的明显的刀刃角与当进行切入切削时切削工具的刀刃角之间进行迭代而示出放大的比较的视图；

图7是示出工具圆周速度与切削阻力之间的实际测量关系的视图；

图8A是工件的从旋转轴线方向观察的视图，其中，旋转轴线方向表示当在圆柱形切削状态下通过高速摄像机而获取工件的图像时的成像方向，通过根据图2A和图2B的切削工具而沿切入切削方向进行进给；

图8B是工件的从相对于图8A中的旋转轴线而成直角的方向观察时的视图；

图9A是表示通过改变圆周速度比通过高速摄像机而获取的图像的第一视图；

图9B是表示通过改变圆周速度比通过高速摄像机而获取的图像的第二视图；

图9C是表示通过改变圆周速度比通过高速摄像机而获取的图像的第三视图；

图9D是表示通过改变圆周速度比通过高速摄像机而获取的图像的第四视图；

图9E是表示通过改变圆周速度比通过高速摄像机而获取的图像的第五视图；

图9F是表示通过改变圆周速度比通过高速摄像机而获取的图像的第六视图；

图10A是示出切屑流出角与圆周速度比之间的关系的视图；

图10B是示出切屑流出速度比与圆周速度比之间的关系的视图；

图10C是示出切屑流出角与切屑流出速度比之间的关系的视图；

图11A是表示通过旋转工具进行切削的状态的透视图；

图11B是从图11A中示出的工件的旋转轴线观察的视图；

图12A是根据在图1的切削装置中使用的第一改进实施方式的切削工具的前立面图；

图12B是根据在图1的切削装置中使用的第二改进实施方式的切削工具的前立面图；

图12C是根据在图1的切削装置中使用的第三改进实施方式的切削工具的前立面图；

图13是根据在图1的切削装置中使用的第四改进实施方式的切削工具的前立面图；

图14A是切削工具的从切削工具的前侧沿相对于工件的旋转轴线成直角的方向观察的视图，表示通过根据图2A和图2B的切削工具沿横向方向进行进给的圆柱形切削状态；

图14B是切削工具的从切削工具的侧面沿相对于根据图14A的工件的旋转轴线成直角的方向观察的视图；

图15A是工件的从相对于工件的平面成直角的方向观察的视图，表示通过根据图2A和图2B的切削工具而实现的平面表面切削状态；以及

图15B是图15A的从平行于平面表面的方向观察的视图。

具体实施方式

(切削装置的机械结构)

如在图1中示出的，切削装置1由轴箱10、底座20、尾座30、往复式工作台40、进给工作台50、倾斜工作台60、工具架70和控制装置80形成。此处应当指出的是，在以下描述中，设置在轴箱10上的旋转主轴11的轴线方向称为“Z”轴方向，在水平面内与旋转主轴11的轴线方向成直角相交的方向称为“X”轴线方向。

轴箱10形成为长方体形状，并且轴箱10设置在底座20上。旋转主轴11被可旋转地设置在轴箱10上。旋转主轴11的一个侧面附接有卡盘12，并且卡盘12设置有爪部12a，爪部12a能够保持工件W的一个端侧面的周缘表面。旋转主轴11由容纳在轴箱10中的主轴马达13可旋转地驱动。

底座20形成为长方体形状，并且底座20设置在地板上且设置成在旋转主轴11的下部之下从轴箱10沿“Z”轴方向延伸。底座20的上表面上设置有一对“Z”轴导轨21a、21b，所述一对“Z”轴导轨21a、21b沿“Z”轴方向以彼此相互平行的方式延伸，由此使得尾座30和往复式工作台40被可滑动地导引。另外，底座20上在所述一对“Z”轴导轨21a与21b之间设置有用于沿“Z”轴方向驱动往复式工作台40的“Z”轴滚珠丝杠(未示出)。设置有用于可旋转地驱动“Z”轴滚珠丝杠的“Z”轴马达22。

尾座30设置在所述一对“Z”轴导轨21a和21b上并且设置成能够相对于底座20沿“Z”轴方向移动。尾座30设置有顶尖31，顶尖31能够支承由卡盘12保持的工件W的自由端面。换言之，顶尖31在尾座30上设置成使得顶尖31的轴线符合旋转主轴11的轴线。

往复式工作台40形成为矩形板形状，并且往复式工作台40设置在轴箱10与尾座30之间且设置在所述一对“Z”轴导轨21a和21b上，并且设置成使得往复式工作台40能够相对于底座20沿“Z”轴方向移动。往复式工作台40的上表面上设置有一对“X”轴导轨41a和41b，所述一对“X”轴导轨41a和41b沿“X”轴方向以彼此相互平行的方式延伸，由此使得进给工作台50被可滑动地导引。另外，往复式工作台40上在所述一对“X”轴导轨41a与41b之间设置有用于沿“X”轴方向驱动进给工作台50的“X”轴滚珠丝杠(未示出)。设置有用于可旋转地驱动“X”轴滚珠丝杠的“X”轴马达42。

进给工作台50形成为矩形板形状，并且进给工作台50设置在所述一对“X”轴导轨41a与41b之间使得进给工作台50能够相对于往复式工作台40沿“X”轴方向移动。进给工作台50的上表面上设置有一对倾斜工作台支承部61，所述一对倾斜工作台支承部61在“Z”轴方向上彼此间隔预定距离。所述一对倾斜工作台支承部对倾斜工作台60进行支承。

倾斜工作台60形成为摇篮形状，并且倾斜工作台60由所述一对倾斜工作台支承部61支承使得倾斜工作台60能够绕“Z”轴线旋转(摆动)。工具架70布置在倾斜工作台60的上表面上。所述一对倾斜工作台支承部61中的一个倾斜工作台支承部设置有可旋转地(可摆动地)驱动倾斜工作台60绕“Z”轴线的倾斜马达62。

工具架70处设置有工具夹71，并且工具夹71设置成能够绕“X”轴线旋转。工具架70处设置有用于可旋转地驱动工具夹71绕“X”轴线的工具马达72。切削工具90——随后将对其进行说明——由工具夹7卡住。另外，工具架70设置有供给喷嘴73，供给喷嘴73连接至供给用于使切削工具90冷却的切削油的切削油供给装置(未示出)。

控制装置80包括轴旋转控制部81、往复式工作台运动控制部82、进给工作台运动控制部83、倾斜控制部84和工具旋转控制部85。此处应当指出的是，控制部81至85均可以相应地由单独的硬件单独形成，或者可以构造成以便通过使用软件而执行相应的功能。

轴旋转控制部81通过对主轴马达13进行控制而以预定转速可旋转地驱动旋转主轴11。往复式工作台运动控制部82通过对“Z”轴马达22进行控制而使往复式工作台40沿着所述一对“Z”轴导轨21a和21b往复运动。

进给工作台运动控制部83通过对“X”轴马达42进行控制而使进给工作台50沿着所述一对“X”轴导轨41a和41b往复运动。倾斜控制部84通过对倾斜马达62进行控制而可旋转地(可摆动地)驱动倾斜工作台60绕“Z”轴线。工具旋转控制部85通过对工具马达72而可旋转地驱动切削工具90和工具夹71。

控制装置80将倾斜马达62控制成以使切削工具90倾斜预定角度。接着，控制装置80将主轴马达13和工具马达72控制成使工件W以及切削工具90旋转。工件旋转而使得切削工具相对于工件W行进。另外，控制装置80将“X”轴马达42控制成使工件W和切削工具90沿“X”轴方向相对移动，由此通过使切削工具90的外周表面横切工件W而对工件W进行切削加工。

应当指出的是，工具架70、工具夹71、工具马达72和工具旋转控制部85等对应于“旋转装置”，轴箱10、旋转主轴11、主轴马达13、尾座30、工具架70、工具夹71和轴旋转控制部81等对应于“行进装置”，并且倾斜工作台60、倾斜工作台支承部61、倾斜马达62和倾斜控制部84等对应于“倾斜装置”。

(切削工具的形状)

如图2A和图2B中示出的，切削工具90由截头圆锥形工具主体91和柱状工具轴92形成，其中，柱状工具轴92从工具主体91的定位在工具主体91的根部处的小径端面91a延伸。工具主体91的外周表面形成为用作前刀面91b。工具主体91的大径端面形成为用作平坦的后刀面91c。

由工具主体91的前刀面91b和后刀面91c形成的棱线形成为连续的圆形切削刃91r，即，具有非间断部分的圆形切削刃91r。切削工具90的切削刃角α即由前刀面91b的从与旋转轴线Rt垂直的方向观察到的倾斜线与后刀面91c的从与旋转轴线Rt垂直的方向观察到的直线形成的角度α被设定为等于或大于45度，优选为70度至80度，以保持切削刃91r的强度。

(使用切削工具的切削方法和使用旋转工具的切削方法)

接着，将在对圆柱形工件W进行切削的情况下对使用切削工具90的切削方法与使用现有的旋转工具的切削方法——相对接近使用切削工具90的切削方法——之间的区别进行说明。如在图11A和图11B中示出的，旋转工具100由截头圆锥形工具主体101和柱状工具轴102形成，其中，柱状工具轴102从工具主体101的小径端面101a延伸。工具主体101的大径端面形成为用作前刀面101b，并且在前刀面101b的周缘部处形成有切削刃101c，该切削刃101c形成为连续的圆形，即非间断的完整圆形的形状。

根据使用旋转工具100的切削方法，旋转工具100沿在附图中示出的箭头“rr”方向旋转。工件W沿箭头“rw”方向旋转。接着，旋转工具100的旋转轴线Rr被设定成垂直于工件W的旋转轴线Rw且平行于通过工件W的切削加工面Ws(外周表面)的切削点Pr的切线Lw而定位。在该状态下，旋转工具100的切削刃101c横切工件W的切削加工面Ws的切削点Pr。因此，工件W的切削加工面Ws在周向方向上被切削。

在工件W的切削加工期间，旋转工具100通过在切削点Pr处接收切削阻力而略微偏转，但是偏转方向vr垂直于工件W的旋转轴线Rw并且通过切削点Pr，该偏转方向vr是与切削行进方向G垂直相交的方向。因此，旋转工具100的切削刃100c通过偏转沿径向方向周期性地移动离开工件W的切削加工面Ws，旋转切削工具100的在切削加工期间的旋转偏转的影响易于传递到工件W的切削加工面Ws上。因此，工件W的切削加工面Ws的切削精度可能易于恶化。

另一方面，如在图4A中示出的，首先，控制装置80控制切削工具90，使得切削工具90的旋转轴线Rt被设定成从旋转轴线Rt与切削点Pt的法线平行的状态朝向切削行进方向Gp倾斜预定角度θ。详细地，与工件W的旋转轴线Rw垂直且与切削点Pt接触的直线Lt绕工件W的旋转轴线Rw对中从切削行进方向Gp倾斜预定角度θ以获得直线Lc，并且接着，切削工具90的旋转轴线Rt倾斜成与所获得的直线Lc平行。因此，能够避免切削工具90的后刀面91c与工件W的切削加工面Ws之间的接触。

如在图4A和图4B中示出的，根据使用切削工具90的切削方法，尽管切削工具90可能由于在切削点Pt处接收到的切削阻力而略微偏转，但是偏转方向vt在切削工具90的相对于与工件W的旋转轴线Rw垂直且通过切削点Pt的直线Lt的方向的倾斜方向上倾斜角度θ，即，相对于切削行进方向Gp旋转了倾斜角θ的补角(180°-θ)度的方向。因此，切削工具90的切削刃91r从工件W的切削加工面Ws在径向方向上由偏转引起的周期性分离变得较不频繁，并且变得难以将切削工具90的切削加工期间的旋转偏转的影响传递到工件W的切削加工面Ws上。因此，能够提高切削加工面Ws的切削精度。

接着，如在图4A和图4B中示出的，控制装置80使切削工具90的前刀面91b绕旋转轴线Rt沿旋转方向rt旋转，同时使工件W绕旋转轴线Rw沿旋转方向rw旋转，以对工件W的切削加工面Ws进行切削加工。根据该旋转工具100，当进行切削加工时，工具主体101的大径端面用作前刀面101b，但是根据切削工具90，切削加工执行成使得切削工具90的前刀面91b旋转以执行横切功能，从而以插入切削加工面Ws并且执行通过使切削工具90的前刀面91b旋转来将切屑K拉动且使切屑K流出的功能。

图5是说明了横切操作的图像的说明图，其中，水平轴表示切入切削(plunge cutting)方向，竖直轴表示横切方向。在切削工具90不旋转的情况下，切削工具90的切削刃角α可以被认为是在通过切入切削操作进行切削加工时的切削刃角。因此，通过将切削刃91r设定为水平轴和竖直轴的交点并且将后刀面91c设定成水平轴，当从与图5中的旋转轴线垂直的方向观察切削工具90时，切削刃角α可以被视为由前刀面91b和后刀面91c形成的角度。接着，在横切时的切削工具90的标称切削刃角β被认为是：当切削工具90旋转时切削工具90在切削加工时的切削刃角。因此，标称切削刃角β是由线m和m'形成的角度，线m和m'是通过将线“t”的两端与切削刃91r连接而形成的。线“t”是通过沿横切方向对通过前刀面91b和后刀面91c的随机选择的线进行平移而形成的。

从图6中明显的是，切削工具90在横切时的标称切削刃角β比切削工具90在切入切削操作时的切削刃角α更尖锐。因此，根据使用切削工具90的切削加工，能够减小切削阻力，从而降低切削刃91r的温度。因此，能够提高切削工具90的工具寿命。此外，切削工具90的剪切角δ(参见图48)即由切屑K的流出方向与切削行进方向Gp所形成的角度变得大于在切入切削操作——其中，切削加工是通过切入切削来进行的而不需要旋转切削工具90——情况下形成于切削加工处的剪切角。因此，可以实现通过使用切削工具90的切削加工来减小切削阻力，并且切削刃91r的温度也可以减小，并且因此，可以提高切削工具90的工具寿命。

图7示出了实际测量的切削工具90的圆周速度V(以下称为“工具圆周速度”)与切削阻力N之间的关系。工具圆周速度V是在切削刃91r的切削点Pt处的旋转速度(参见图4A)。作为切削阻力N，本申请的发明人在与切削工具90的旋转轴线Rt以及工件W的在切削点Pt处的旋转轴线Rw垂直的主分力方向上测量切削阻力Nm(参见图4A)，发明人在与切削工具90的旋转轴线Rt垂直且于工件W的旋转轴线Rw平行的推力分力方向(垂直于主分力方向的方向)上测量切削阻力Nb(参见图4B)，并且发明人在切削工具90的旋转方向上测量切削阻力Nr(参见图3A)。

此外，如在图7中示出的，在进行切入切削的情况下，当工具圆周速度V为零(0)时，主分力方向的切削阻力Nm和推力分力方向的切削阻力Nb较大。然而，随着工具圆周速度V增大，切削阻力Nm和Nb的值变小，此后变得大致恒定。特别地，当工具圆周速度V变得大于与切削速度相同的速度的值Va时，切削阻力Nm和Nb的值大大减小。应当指出的是，旋转方向的切削阻力Nr随着工具圆周速度V的增大而逐渐增大，并且接着，最终变得大致恒定。

此外，当工具圆周速度V为零(0)时，短而厚的切屑K流出。然而，随着工具圆周速度V增大，长度等于或大于切削加工距离的长且薄的切屑K流出(参见图4A和4B)。假设切屑K的流出速度比工具圆周速度V为零时的切削速度慢，切屑则因此塑性变形并且切屑K的厚度变得更厚且长度变得更短，但是切屑K的流出速度变得更快，当通过大幅度操作的横切和拉伸功能增大工具圆周速度V时，切屑的厚度则因此变得更薄且长度变得更长。如上所述，根据使用切削工具90的切削加工，在难以切削的材料比如钛合金或铬镍铁合金的切削加工中可以获得高效的切削，其高温已成为其切削加工中的问题。

根据使用切削工具90的切削方法，工具圆周速度与工件W的圆周速度之间的圆周速度的比(下文中，工件W的圆周速度被称为“工件圆周速度”且“工具圆周速度/工件圆周速度”的比被简称为“圆周速度比”，该“圆周速度比”对应于本发明的“速度比”)对于工具寿命改善的结果等具有非常重要的作用。换言之，当圆周速度比改变时，切削工具90与工件W之间的摩擦功改变，这导致了切削工具90的摩擦磨损。当圆周速度比被设定为1.0时，切削工具90与工件W之间的摩擦功变为最小值，并且因此可以实现工具寿命改善的效果。

作为圆周速度比的改变的一些示例，可以改善外周表面为锥形或阶梯状的工件W的切削加工、需要多次加工路径的工件W的切削加工以及工件W的端面的切削加工。在这些情况下，由于工件W的直径(以下称为“工件直径”)在切削加工期间改变，所以工件圆周速度也改变，并且圆周速度比也因此改变。作为一些其他示例，圆周速度比由于工具摩擦磨损或由于工具再磨削操作等而改变。在这些情况下，切削工具90的工具直径改变，并且因此，工具圆周速度改变，并且最终圆周速度比变化。

如在与图4A和图4B的状态相对应的图8A和图8B中示出的，高速摄像机Ca被设定成能够拍摄从图中的箭头方向观察到的图像。控制装置80通过将圆周速度比从0.0改变为2.0来分析由高速摄像机Ca拍摄的切屑K流出状态的图像。因此，通过切屑K相对于切削工具90的切削刃91r的流出方向形成了切屑K流出角。

因此，如在图9A和图10A中示出的，当圆周速度比为0.0(切削工具90的旋转停止)时，切屑K在与直线Lt垂直的方向上从切削刃91r流出，即，切屑K以90度的流出角流出。接着，如在图9B至图9F和图10A中示出的，随着圆周速度比从比为0.2增大至2.0，切屑K流出角在切削工具90的旋转方向“rt”上从在圆周速度比为0.0时的90度的流出角变得逐渐减小。因此，本发明人发现流出角从70度变为31度。

接着，发明人分析了由高速摄像机Ca拍摄的图像并且获得了切屑K的流出速度。在图10B中图示了分析的结果，其中，确认当圆周速度比变得等于或大于0.2时，切屑流出速度与工件圆周速度之间的比(下文称为“流出速度比”)变大。可以认为，当流出角小且流出速度比大时，可以更容易地获得切屑K的拉动功能。鉴于如在图10A和图10B中示出的该观察及其结果，圆周速度比被设定为0.2或大于0.2并且切屑K流出角被设定为30度至70度。

此外，通过将圆周速度比设定为1.0，切削工具90与工件W之间的摩擦功变得最小，并且可以获得工具寿命改善效果。此外，当圆周速度比变为2.0时，切屑K在切屑K的长度变为预定值之后重复分割。因此，通过将圆周速度比设定为小于2.0，可以使连接的切屑K连续地流出。此外，当通过超过2.0的恒定值的圆周速度比继续切削加工时，切屑K与工件W之间的摩擦功增加可能趋向于减少工具寿命。从在图10C中示出的这些观察点及其结果可以看出，圆周速度比被设定为等于或大于1.0且小于2.0，并且流出速度比被设定为等于或大于0.5且等于或小于1.3。此处应当指出的是，为了通过使切削工具90与工件W之间的摩擦功最小来实现工具寿命改善效果并且还通过使连接的切屑K连续地流出来防止切屑K缠绕在工件W等中，圆周速度比优选地设定为等于或大于1.0且等于或小于2.0。

(使用切削工具的切削控制)

接着，将对用于通过使工件W沿工件W的轴线Rw旋转、沿切入切削方向进给来切削圆柱形工件W的切削工具90的控制进行说明。根据使用切削工具90的切削，进行控制以使圆周速度比在一定范围内保持恒定。将参照在图3中示出的流程图对这样的控制进行说明。

控制装置80获取工具直径(步骤S1：图3)，并且接着获取工件直径(步骤S2：图3)。此处应当指出的是，工具直径是通过使用测量装置进行实际测量而获取的。工具直径可以是实际测量的后刀面91c(切削刃91r)的直径，即，与通过在图4A中示出的切削点Pt的旋转轴线Rt垂直的圆的直径，或者是实际测量的前刀面91b处的切削刃91r与切屑K的接触长度的中间部分处的直径，即，与通过在图4A中的点Px的旋转轴线Rt垂直的圆的直径。可以基于设计图和NC程序来获取工件W的直径。

接着，控制装置80基于所获取的工具直径计算工具圆周速度(步骤S3：图3，对应于本发明的圆周速度获取装置)，并且基于所获取的工件直径计算工件圆周速度(步骤S4：图3，对应于本发明的“行进速度获取装置”)。工具圆周速度V是切削刃91r上的切削点Pt(在图4A中)处的旋转速度，并且通过工具直径D和旋转主轴11的轴转速N由以下数值公式(1)表示。工件圆周速度“v”是切削加工面Ws上的切削点Pt(在图4A中)处的旋转速度，并且通过工件直径d和工件W的工件旋转速度“n”由数值公式(2)表示。

[M1]

V＝π·D·N......(1)

[M2]

v＝π·d·n......(2)

接着，控制装置80判断计算出的工件圆周速度是否是等于或小于预定上限值的值，该预定上限值不会对切削工具90的磨损产生很大影响(步骤S5：图3)，如果判断工件圆周速度超过预定上限值，则控制装置80改变工件W的旋转速度(步骤S6：图3)，并且将程序步骤返回至步骤S2，并重复前面的处理。工件W的旋转速度的变化在相对于工件W的当前旋转速度的±6％至±10％的范围内进行。

另一方面，在步骤S5中，当控制装置80判断工件圆周速度等于或小于预定上限值时，控制装置80基于计算出的工具圆周速度和工件圆周速度计算圆周速度比(图3中的步骤S7，对应于本发明的“速度比计算装置”)。圆周速度比“γ”通过工具圆周速度V和工件圆周速度“v”由以下数值公式(3)表示。

[M3]

γ＝V/v......(3)

接着，控制装置80判断计算出的圆周速度比是否超过预定范围(步骤S8：图3)，并且如果判断圆周速度比超过预定范围，则控制装置80改变切削工具90的旋转速度(步骤S9：图3)，并且将程序步骤返回至步骤S2，并重复前面的处理。另一方面，当控制装置80判断圆周速度比在预定范围内时，控制装置80继续切削加工，并将程序步骤返回至步骤S2，并重复前面的处理。应当指出的是，“预定范围”是指例如相对于值“1.0”的±10％至±20％的范围。此外，切削工具90的旋转速度的改变在相对于切削工具90的当前旋转速度的±5％至±10％的范围内进行。上述过程继续直到圆柱形工件W的切削加工结束为止。

(切削工具的其他实施方式)

根据上述实施方式，切削工具90的前刀面91b形成为在表面上具有恒定的摩擦系数。然而，如在图12A、图12B和图12C中示出的，切削工具90A、90B和90C的前刀面91ba、91bb和91bc可以形成为在各自的表面上具有不同的摩擦系数。换言之，在图12A中示出的切削工具90A具有由在周向方向上相互排列的具有高摩擦系数的区域Ah和具有低摩擦系数的区域Al形成的前刀面91ba。

在上述情况下，当区域Ah和Al两者在周向方向上的长度被设定为相同的长度时，前刀面91b的摩擦系数变得更接近恒定系数，并且横切效果可以减轻。因此，具有高摩擦系数的区域Ah的周向方向上的长度被设定为长于具有低摩擦系数的区域Al的周向方向上的长度，从而不会减轻横切效果。在图12B中示出的切削工具90B具有由具有高摩擦系数的区域Ah和具有低摩擦系数的区域Al形成的前刀面91bb，区域Ah和区域Al都布置在前刀面91bb的周向方向的一半中。在图12C中示出的切削工具90C具有由具有低摩擦系数的区域Al形成的前刀面91bc，但是摩擦系数高于区域Al的区域Ah设置在具有低摩擦系数的区域Al的一部分中。

根据切削工具90A、90B和90C，由于具有高摩擦系数的区域Ah与切屑K长时间接触，因此可以加速切屑的流出。具有低摩擦系数的区域Al例如通过涂覆类金刚石碳而形成。此处应当指出的是，具有高摩擦系数的区域Ah与具有低摩擦系数的面积Al之间的比不限于上述比并且可以应用任何随机选择的比。

根据上述实施方式，切削刃91r形成为连续的圆形切削刃91r，即具有非间断部分的圆形切削刃91r。然而，如在图13中示出的，切削工具90D的切削刃91rd的一部分设置有具有预定宽度91dw的槽91d，即，切削刃91rd形成为不连续的圆形。槽91d形成为沿着前刀面91b从后刀面91c延伸至具有预定宽度91dw的小径端面91a。当切屑通过槽91d时，切屑被分成多个部分。这使得能够容易地对切屑进行后处理。应当指出的是，槽的数目不限于一个，槽可以设置在两个或更多个部分处。

根据实施方式，切削工具90的工具主体91形成为截头圆锥形的形状。然而，工具主体可以形成为柱状或倒截头圆锥形等，只要与轴线垂直的截面整体为呈环形形状即可。此外，可以包括花瓣形状的奇数形状部分作为圆形形状。并不限于严格的圆形，只要切削工具设置有前刀面和位于圆周表面侧处的切削刃，并且用作通过前刀面拉动切屑的旋转工具即可。在形成这种形状的情况下，当前刀面形成为正侧时，后刀面可能与工件W干涉，并且因此，后刀面应当形成为反侧，或者形成后刀面的部分应该凹入以防止与工件W的干涉。

(其他)

根据上述实施方式，切削加工在切削工具90的旋转轴线Rt从旋转轴线Rt平行于切削点Pt的法线的状态沿切削行进方向倾斜预定角度θ的状态下，在通过使用切削工具90沿切入切削方向进给的圆柱形切削控制下进行。然而，切削加工可以在切削工具90的旋转轴线Rt与切削点Pt的法线平行的状态下进行。

此外，在恒定的圆周速度比控制下，将由切削工具90的前刀面91b和后刀面91c形成的切削刃91r处的圆周速度用作工具圆周速度，然而，可以将切削工具90的前刀面91b处的轴线Rt的中间部分的圆周速度或前刀面91b的整个区域的平均圆周速度用作工具圆周速度。另外，可以将前刀面91b处的轴线Rt中的除中间部分以外的部分处的圆周速度或者前刀面91b的局部区域(比如切屑K接触的区域)的平均圆周速度用作工具圆周速度。前刀面91b的计算出的平均圆周速度的区域的区域可以是包括切削刃91r的外周表面部分，或者切削刃91r被认为是前刀面91b的不同区域，并且因此，可以从测量平均圆周速度的区域中排除切削刃91r。此外，当执行恒定的圆周速度比控制时，圆周速度比应该在预定的范围值内。然而，可以总是控制成将圆周速度比保持为值“1.0”。

此外，在恒定的圆周速度比控制中，基于工具圆周速度和工件圆周速度来计算圆周速度比。然而，可以通过预先设定切屑K流出速度与圆周速度比之间的关系并且接着通过在实际切削加工时获取流出的切屑K的速度来获取圆周速度比。可以通过分析由高速摄像机拍摄的图像，或者通过预先设定切屑的厚度与切屑K流出速度之间的关系，并且通过测量在实际切削加工时切屑的厚度来获取切屑K流出速度。

各种类型的控制可以被用于使用流出角/速度比控制装置的控制中，只要将上述数值范围用作加工条件即可。能够获取上述数值范围的切削装置的操作条件通过实验工作的测量预先获取或者通过分析加工期间实时测量的测量结果而获取，以将结果反映在控制装置80上。另外，也可以包括以下的控制：其中，尽管预先进行了测量的反馈和实时测量，但是通过控制装置80适当地控制切削装置1的结果是，可以获取包括上述数值范围的加工条件作为结果系统。这种情况可适用于由流出速度/速度比控制装置进行的控制和由流出速度比控制装置进行的控制。

根据上述实施方式，对圆柱形工件W的切削加工面Ws沿周向方向切削的情况的加工的说明，即，对通过在X方向(切入切削进给方向)上进给工件而进行加工的情况。然而，也可以类似地进行使工件沿Z(横向)方向进行加工的情况。换言之，如在图14A和图14B中示出的，切削工具90的旋转轴线Rt被设定为从轴线Rt与切削点Pt的法线平行的状态倾斜到轴线Rt与法线朝向切削行进方向Gt倾斜预定角度θ的状态。接着，通过使切削工具90的前刀面91b绕旋转轴线Rt沿旋转方向“rt”旋转并且同时通过使工件W绕旋转轴线Rw沿旋转方向“rw”旋转，并且通过使切削工具90沿与旋转轴线Rw平行的方向行进或者在不使切削工具90移动的情况下使工件W沿与旋转轴线Rw平行的方向行进，对工件W的切削加工面Ws进行了切削加工。

根据本实施方式，对圆柱的磨削加工进行了说明，但是切削工具90可以适用于平坦表面的磨削加工。换言之，如在图15A和图15B中示出的，切削工具90的旋转轴线Rt被设定为从轴线Rt垂直于工件WW的平坦切削加工面WWs的状态倾斜到轴线Rt朝向切削行进方向Gt倾斜预定角度θ的状态。接着，通过使切削工具90的前刀面91b绕旋转轴线Rt沿旋转方向“rt”以工具圆周速度V旋转，并且同时使切削工具90沿着工件WW的切削加工面WWs以行进速度“v”行进，或者在不使切削工具90行进的情况下使工件WW沿与工件WW的切削加工面WWs平行的方向行进。因此，在工件WW的待切削加工的表面WWs上进行切削加工。

(效果)

根据实施方式的切削装置1包括用于使切削工具90、90A、90B、90C和90D绕切削工具90、90A、90B、90C和90D的旋转轴线Rt旋转的旋转装置70等，以及用于使切削工具90、90A、90B、90C和90D相对于工件W和WW行进的行进装置40等，其中，旋转装置70等和行进装置40等通过使切削工具90、90A、90B、90C和90D相对于工件行进以及使切削工具90、90A、90B、90C和90D的外周表面旋转并且使切削工具90、90A、90B、90C和90D的外周表面用作前刀面91b、91ba、91bb和91bc以对工件W和WW进行切削加工。根据切削加工，切削工具90、90A、90B、90C和90D执行横切功能以切削工件W和WW，前刀面91b、91ba、91bb和91bc被旋转并且拉动功能通过旋转前刀面91b、91ba、91bb和91bc拉动切屑K并使切屑K流出。因此，根据切削加工，除了由于切削工具90、90A、90B、90C和90D在前刀面91b、91ba、91bb、91bc的整个外周表面上的旋转而在切削刃91r和91rd处产生的切削热的分散之外，能够通过上述功能实现切削阻力的降低，从而能够降低在切削刃91r和91rd处产生的温度，进而提高工具寿命。

此外，旋转装置70等和行进装置40等对工件W和WW进行切削加工，使得切削工具90、90A、90B、90C和90D的圆周速度变得等于或大于切削工具90、90A、90B、90C和90D的切削速度。换言之，包括圆周速度比为1.0或大于1.0的情况。当圆周速度比等于或大于1.0时，被前刀面91b、91ba、91b和91bc拉动且从切削点Pt流出的切屑K的流出速度变得等于或大于通过横切功能产生的切屑K生成速度，并且因此，所产生的切屑K保持张紧状态而不松弛，并且可以容易地获得良好的加工效果。此处应当指出的是，为了不产生由切屑K生成速度与前刀面91b、91ba、91bb和91bc的圆周速度之间的速度差所引起的大的摩擦磨损，圆周速度比可以被设定为等于或大于1.0并且等于或小于10.0。优选地，当圆周速度比等于或大于1.0且小于2.0时，切屑K可以容易地以连续的方式流出。

然而应当指出的是，圆周速度比不限于等于或大于1.0的比，并且可以包括小于1.0的比。即使当圆周速度比小于1.0时，通过在前刀面91b、91ba、91bb和91bc处的拉力仍可以获得比传统加工方法更好的良好加工效果。例如，圆周速度比可以等于或大于0.2且小于1.0，由于由切削工具90、90A、90B、90C和90D的横切功能引起的切屑K的滑动而不会增加在前刀面91b、91ba、91bb和91bc处的摩擦磨损。此外，当圆周速度比等于或大于0.5且小于1.0时，切屑K可以容易地以连续的方式流出。由于切削阻力可以由于横切功能和拉伸功能而大大降低。因此，可以抑制切削工具90、90A、90B、90C和90D的发热，从而提高工具寿命。

此外，由于在进行切削加工时产生的切屑K通过在前刀面91b、91ba、91bb和91bc处的拉动功能而处于张紧状态下，因此可以防止切屑K与切削加工的干涉，并且因此，可以期待良好的加工效果。此外，由于切削工具的圆周速度被限定为前刀面91b、91ba、91bb和91bc的一部分处的圆周速度或前刀面91b、91ba、91bb和91bc的与在切削加工时产生的切屑K接触的区域处的平均圆周速度，因此能够获取高精度的圆周速度。

此外，切削装置1包括用于使切削工具90、90A、90B、90C和90D的旋转轴线Rt倾斜的倾斜装置60等。倾斜装置60等使切削工具90、90A、90B、90C和90D的旋转轴线Rt在切削工具90、90A、90B、90C和90D的切削行进方向Gp、Gt和GG上倾斜预定角度，以对工件W和WW进行切削加工。

因此，切削工具90、90A、90B、90C和90D沿相对于切削行进方向Gp、Gt和GG旋转了倾斜角度θ的补角的方向偏转。另一方面，旋转工具100通常相对于切削行进方向Gp成直角地在旋转方向上偏转。因此，与旋转工具100的切削刃101c相比，切削工具90、90A、90B、90C和90D的切削刃91r和91rd与工件W和WW的切削加工面Ws和WWs的周期性分离由偏转引起。因此，切削工具90、90A、90B、90C和90D的旋转偏转的影响可能难以传递到切削加工面Ws和WWs上。因此，能够提高切削加工面Ws和WWs的切削精度。

此外，切削工具90、90A、90B、90C和90D对圆柱形工件W进行切削加工。这可以获得具有高精度的切削加工面Ws的工件W。另外，切削工具90、90A、90B、90C和90D对平面工件WW进行切削加工。这可以获得具有高精度的切削加工面WWs的工件WW。

此外，切削装置1通过将切削工具90、90A、90B、90C和90D布置成使得前角变为正角值而对工件W和WW进行切削加工。因此，切屑K可以平滑地流出，并且可以大大减小在切削工具90、90A、90B、90C和90D的切削加工中产生的切削阻力，从而减少切削工具90、90A、90B、90C和90D处的热量的产生。因此，可以提高工具寿命。

此外，切削工具90、90A、90B、90C和90D的前刀面91b、91ba、91bb和91bc在垂直于轴线的截面处具有圆形形状。因此，切削工具90、90A、90B、90C和90D的结构变得简化并且变得易于制造。因此，可以提出制造成本低的切削工具。此外，切削工具90、90A、90B、90C和90D的前刀面91b、91ba、91bb和91bc包括截头圆锥形形状。根据切削工具90、90A、90B、90C和90D，能够容易地进行前角的调整。

此外，切削工具90、90A、90B、90C和90D的前刀面91b、91ba、91bb和91bc包括在周向方向上具有不同摩擦系数的区域Ah和Al。根据切削工具90、90B和90C，能够在高摩擦系数的区域处促进切屑K的排出。切削工具90D的前刀面91bd设置有槽91d，槽91d可以将在切削加工时产生的切屑K分成多个部分。根据切削工具91D，由于切屑K在通过槽91d时被分成多个部分，因此能够便于切屑K的后处理。

此外，速度比恒定控制装置设置成将切削工具90、90A、90B、90C和90D的前刀面91b、91ba、91bb和91bc的圆周速度V与工件W的圆周速度v(使工件W相对于切削工具90、90A、90B、90C和90D行进时的行进速度)之间的圆周速度比ν(速度比)或者切削工具90、90A、90B、90C和90D的前刀面91b、91ba、91bb、91bc的圆周速度V与工件WW的移动速度v(使切削工具90、90A、90B、90C和90D相对于工件WW行进时的行进速度)之间的速度比ν控制成在预定范围内为恒定的。因此，当进行切削加工时速度比始终保持恒定，并且因此可以提高工具寿命以进一步实现高效的切削加工。

此外，速度比恒定控制装置与控制圆周速度V和行进速度v中的至少一个的控制装置80相对应。控制装置80包括用于获取圆周速度V的圆周速度获取装置、用于获取行进速度v的行进速度获取装置以及速度比计算装置，速度比计算装置用于基于由圆周速度获取装置获取的速度V和由行进速度获取装置获取的速度v来计算速度比ν，其中，当由速度比计算装置计算的速度比ν超过预定范围时，控制装置80控制圆周速度V和行进速度v中的至少一个，使得速度比ν保持在预定范围内。因此，即使当工件W的形状改变时，圆周速度比仍可以高度精确地保持恒定，从而延长工具寿命并且可以进一步实现高效率。

工件W是绕轴线Rw旋转的圆柱体，并且工件W的行进速度v对应于工件W的切削加工面Ws(外周表面)在旋转方向上的圆周速度。因此，能够高效率地进行工件W的切削加工面Ws的切削加工。此外，工件WW是在与切削加工面WWs(平坦表面)平行的方向上可移动的对象，并且工件WW的行进速度v对应于在工件WW的移动方向上的移动速度。因此，能够高效率地进行工件WW的切削加工面WWs的切削加工。

此外，切削工具90、90A、90B、90C和90D的前刀面91b、91ba、91bb、91bc和91d是截头圆锥形的形状，并且其圆周速度v对应于由切削工具90、90A、90B、90C和90D的前刀面91b、91ba、91bb、91bc和91d与后刀面91c形成的切削刃91r和91rd处的圆周速度。因此，能够减小切削刃91r和91rd处的摩擦磨损。

此外，切削工具90、90A、90B、90C和90D的前刀面91b、91ba、91bb、91bc和91d是截头圆锥形的形状，并且其圆周速度v对应于前表面91b、91ba、91bb、91bc和91d的在切削工具90、90A、90B、90C和90D的轴线Rt方向上的中间部分处的圆周速度。因此，前刀面91b、91ba、91bb、91bc和91d可以被均匀地以摩擦的方式磨损。

此外，切削工具90、90A、90B、90C和90D的前刀面91b、91ba、91bb、91bc和91d呈截头圆锥形的形状，并且其圆周速度v对应于在前刀面91b、91ba、91bb、91bc和91d的整个区域处的平均圆周速度。因此，前刀面91b、91ba、91bb、91bc和91d的包括切削刃91r和91rd的整个区域可以被均匀地以摩擦的方式磨损。此外，速度比恒定装置将速度比ν控制成始终为1.0。因此，切削工具90、90A、90B、90C和90D与工件W和WW之间的摩擦功变得最小，并且可以获得工具寿命延长效果。

此外，速度比恒定控制装置将速度比ν控制成等于或大于0.2。此外，速度比恒定控制装置将速度比ν控制成等于或大于1.0。此外，速度比恒定控制装置将速度比ν控制成等于或大于2.0。此外，流出角/速度比控制装置设置成用于在通过切削工具90、90A、90B、90C和90D对工件W和WW进行切削加工时将切屑K的流出角控制成等于或大于30度且等于或小于70度以及用于将切削工具90、90A、90B、90C和90D的外周表面处的圆周速度与在切削工具90、90A、90B、90C和90D相对于工件W和WW行进时的行进速度之间的速度比ν控制成等于或大于0.2。通过使用上述定义的数值范围，可以容易地获得切屑K的拉动功能，从而获得良好的加工效果。

此外，流出角/速比控制装置将速度比ν控制成等于或大于1.0。此外，速度比恒定控制装置将速度比ν控制成等于或大于2.0。此外，流出角/速度比控制装置将在通过切削工具90、90A、90B、90C和90D对工件W和WW进行切削加工时切屑K流出速度与切削工具90、90A、90B、90C和90D的外周表面的圆周速度之间的流出速度比控制成等于或大于0.5且等于或小于1.3，并且将速度比ν控制成等于或大于0.2。流出角/速比控制装置对应于控制圆周速度和行进速度中的至少一个的控制装置80。通过使用数值范围，可以容易地获得切屑K的拉动功能，从而获得良好的加工效果。

此外，流出速度/速度比控制装置设置成用于将在通过切削工具90、90A、90B、90C和90D对工件W和WW进行切削加工时的切屑K流出速度与切削工具90、90A、90B、90C和90D的外周表面的圆周速度之间的流出速度比控制成等于或大于0.5且等于或小于1.3，并且进一步将切削工具90、90A、90B、90C和90D的外周表面的圆周速度与切削工具90、90A、90B、90C和90D与工件W和WW的相对进给时的行进速度之间的速度比ν控制成等于或大于0.2。流出速度/速度比控制装置对应于控制圆周速度和行进速度中的至少一个的控制装置80。通过使用数值范围，可以容易地获得切屑K的拉动功能，从而获得良好的加工效果。

此外，流出速度比控制装置设置成用于将在通过切削工具90、90A、90B、90C和90D对工件W和WW进行切削加工时切屑K的流出角控制成等于或大于30度且等于或小于70度，并且将通过切削工具90、90A、90B、90C和90D对工件W和WW进行切削加工时的切屑K流出速度与切削工具90、90A、90B、90C和90D的外周表面的圆周速度之间的流出速度比控制成等于或大于0.5且等于或小于1.3。流出速度比控制装置对应于控制装置80。通过使用数值范围，可以容易地获得切屑K的拉动功能，从而获得良好的加工结果。

根据本发明的实施方式的切削方法包括下述步骤：使切削工具90、90A、90B、90C和90D的外周表面绕切削工具90、90A、90B、90C和90D的旋转轴线Rt旋转；以及在将切削工具的外周表面用作前刀面91b、91ba、91bb、91bc和91d的情况下，并且通过将切削工具的圆周速度控制成等于或大于切削工具的切削速度，通过使切削工具90、90A、90B、90C和90D相对于工件W和WW行进而对工件W和WW进行切削加工。切削工具90、90A、90B、90C和90D的端面形成为后刀面91c。因此，能够通过该切削方法获得由切削装置1获得的效果。

附图标记列表

1：切削装置；70、71、72和85：旋转装置；40、21a、21b、22、50、41a、41b、42、82、83：行进装置；60、61、62和84：倾斜装置；90、90A、90B、90C和90D：切削工具；91b、91ba、91bb和91bc：工具主体的外周表面(前刀面)；91c：工具主体的大径端面(后刀面)；91r、91rd：工具主体的外周表面与大径端面之间的棱线(切削刃)；α：切削刃角；β：标称切削刃角；θ：切削工具的旋转轴线的倾斜角；Gp、GG：切削行进方向；W：工件。